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（森 正樹、奥田剛司） （森 樹、奥 剛司）
卒研配属説明会2014年12月3日 高エネルギー天体物理学研究室 高 高エネルギ ネルギ 天体物理学研究室（森 正樹 奥田剛司） 正樹、奥田剛司） 樹、奥 剛司） p // .ritsumei.ac.jp/ //l b/ / / http://www.ritsumei.ac.jp/se/rp/physics/lab/astro/ h http://www jp/se/rp/physics/lab/astro/ / / p/p / hy 【概要】 森 究室 高 ギ 天体物理学の実験的研究を行ってい 体物 学 実験的 究を 森研究室では 森研究室では、高エネルギ 高エネルギー天体物理学の実験的研究を行ってい ます 主に天体ガンマ線の観測により 超新星残骸 パルサ 、活 活 ます。主に天体ガンマ線の観測により、超新星残骸、パルサ ます。主に天体ガンマ線の観測により、超新星残骸、パルサー、活 動銀河核 高エネルギー宇宙線など 動銀河核、高エネルギ 高 ネ ギ 宇宙線など、宇宙の高エネルギ 宇宙線など 宇宙の高エネルギー現象を理 宇宙 高 ネ ギ 現象を理 解することを目指しています。 解することを目指しています 【研究内容】 宇宙の観測には古代から目に見える光（可視光）が用いられてき 宇宙 観測 は古代か 光（ 視光）が れ き ましたが 20世紀後半に入って電波や赤外線 紫外線 X線 ガ ましたが、20世紀後半に入って電波や赤外線、紫外線、X線、ガ 線という目に見えない光をとらえる技術が発達し これらの光 れら 光 ンマ線という目に見えない光をとらえる技術が発達し ンマ線という目に見えない光をとらえる技術が発達し、これらの光 宇宙を観測する ようになると、可視光では全く見えない様々な よう なる 、可視光 は全く見えな 様 な で宇宙を観測する ようになると 可視光では全く見えない様々な 天体が思いもかけない形態で存在することが次々に明らかになって 天体が思いもかけない形態で存在することが次々に明らかにな て 波 線 、重い星が進化の最期 最期 きました。特に、最も波長の短いガンマ線は、重い星が進化の最期 きました。特 特に、最 最も波長の短いガンマ線は に大爆発を起こした後に残される超新星残骸 周期的なパルスを放 に大爆発を起こした後に残される超新星残骸、周期的なパルスを放 出し中性子星とされるパルサーおよびそれを取り巻くパルサー星 雲 コンパクト星とのX線連星 中心に巨大ブラ クホ ルを持ち 雲、コンパクト星とのX線連星、中心に巨大ブラックホールを持ち 雲、コンパクト星とのX線連星、中心に巨大ブラックホ エネルギー源とする活動銀河核などから放射されています これら エネルギー源とする活動銀河核などから放射されています。これら 最も活動的な高エネルギ 天体では、電子や陽子が高エネルギ 最も活動的な高エネルギー天体では、電子や陽子が高エネルギーま 天体では 電子や陽子が高エネルギ ま で加速され 地球に降り注ぐ宇宙線の源になっていると考えられま で加速され、地球に降り注ぐ宇宙線の源になっていると考えられま すが、同時に周辺の放射や物質とのこれらの粒子の相互作用からガ すが 同時に周辺の放射や物質とのこれらの粒子の相互作用からガ ンマ線が発生します。ガンマ線は磁場に影響されずに直進し、その ンマ線が発生します が ガンマ線は磁場に影響されずに直進し ガ その 到来方向が発生源の方向を保つため これらの粒子加速現象の研究 到来方向が発生源の方向を保つため、これらの粒子加速現象の研究 は け 探針と ます また 宇宙の物質の大部分を担 宇宙 物質 大部分を担 にはうってつけの探針といえます にはうってつけの探針といえます。また、宇宙の物質の大部分を担 う暗黒物質の対消滅で生じたガンマ線が到来している可能性もあり ます。（右上図） ます （右上図） 【研究方法】 天体からのガンマ線は、大気の厚い層のために、地上では直接観 天体からのガンマ線は 大気の厚い層のために 地上では直接観 測できません 人工衛星に搭載した粒子検出器などを用いる必要が 測できません。人工衛星に搭載した粒子検出器などを用いる必要が あります これらの観測データは 粒子・光検出器を用いて電子的に あります。これらの観測データは 蓄積され 雑音現象を 除去するなど、コンピュータを駆使した解析 除去するなど コンピ タを駆使した解析 蓄積され、雑音現象を 除去するなど、コンピュ 技術を利用してガンマ線の信号を引き出します（右下図）。その信 技術を利用してガンマ線の信号を引き出します（右下図） その信 号の空間分布、エネルギ 分布や時間分布などの情報を用い、他の 号の空間分布、エネルギー分布や時間分布などの情報を用い、他の 号の空間分布 エネルギ 分布や時間分布などの情報を用い 他の 波長のデータとともに発生天体における高エネルギー現象を解明し 波 デ タとともに発生天体における高エネルギ ととも 発生 体 おけ 高 ネ ギ 現象を解明し 象を解 波長のデ ていきます。 ていきます 年に が打ち上げた ガ 線宇宙望遠鏡は V 2008年にNASAが打ち上げたFermiガンマ線宇宙望遠鏡はGeV eV)領域のガンマ線の観測を行っており そのデ タは公開さ ((=10 109eV)領域のガンマ線の観測を行っており、そのデ eV)領域のガンマ線の観測を行っており、そのデータは公開さ れ れていきます れていきます。森研究室ではこれらのガンマ線観測デ きます 森研究室ではこれらのガンマ線観測データに基づ 森研究室 は れら ガ 線観測デ タに基づ き、高 ネ ギ 天体物理学の研究を進めていきます 天体物 学 研 進 き す。具体的 き、高エネルギー天体物理学の研究を進めていきます。具体的に き 高エネルギ 具体的に は、Linux ルを用いて、研究内容に記したような各 OS上の解析ツールを用いて、研究内容に記したような各 は Li OS上の解析ツ ルを用いて 研究内容に記したような各 種の高エネルギー天体からのガンマ線放射の有無とその性質を調べ 種 高 ネ ギ 天体 線放射 有無 性質 調 ていきます。 また、国際宇宙ステーションの日本実験モジュール また、国際宇宙ステ ションの日本実験モジュ ル ていきます また 国際宇宙ステ シ ンの日本実験モジ 「きぼう」船外実験プラットホームに設置して宇宙線の観測を行う CALETプロジ クトにも参加しています 2015年打ち上げを目指 CALETプロジェクトにも参加しています。2015年打ち上げを目指 し準備が進められています さらに 2014年3月には理工新棟屋上 し準備が進められています。さらに、2014年3月には理工新棟屋上 に60㎝口径光学望遠鏡を備えた天文台が完成し、この望遠鏡と冷却 に60 口径光学望遠鏡を備えた天文台が完成し この望遠鏡と冷却 CCDカメラを用いた観測もテ マとして可能になりました。 CCDカメラを用いた観測もテーマとして可能になりました Fermiガンマ線宇宙望遠鏡 国際宇宙ステ ションとCALET宇宙線観測装置 国際宇宙ステーションとCALET宇宙線観測装置 CALET 天文台（ 年 月完成） 天文台（2014年3月完成） 60㎝反射望遠鏡 60㎝反射赤道儀で撮像した子持ち銀河M51 【卒研で解析しているF iデ タの例】 【卒研で解析しているFermiデータの例】 【卒研で解析しているFermiデ 【卒研について】 前期はまず適当な教科書の輪講を行い 高エネルギ 天体物理学 前期はまず適当な教科書の輪講を行い、高エネルギー天体物理学 前期はまず適当な教科書の輪講を行い、高エネルギ についての基礎的な知識を習得します その後 自分で計算機環境 についての基礎的な知識を習得します。その後、自分で計算機環境 を構築しながら観測デ タの扱いについて習得し 各自具体的な を構築しながら観測データの扱いについて習得し、各自具体的な タの扱いについて習得し、各自具体的な テーマを持って解析に取り組みます テ マを持って解析に取り組みます。卒論では観測装置やテ 卒論では観測装置やテーマと マと した天体のレビュ をはじめ、解析方法とその結果についてまと した天体のレビューをはじめ、解析方法とその結果についてまと した天体のレビ をはじめ 解析方法とその結果についてまと め 結 解釈 論 ます また 卒論内容について最後に 卒論内容 最後 め、結果の解釈について論じます。また、卒論内容について最後に 結果の解釈について論じます す F i だ け で な く、 く 発 表 会 で プ レ ゼ ン テ ー シ ョ ン を 行 い ま す。Fermi CALETや 文台を用 た も選ぶ とが きます さらに こ CALETや天文台を用いたテーマも選ぶことができます CALETや天文台を用いたテ マも選ぶことができます。さらに、こ れら以外のテーマに取り組みたい人にも相談に応じます。 れら以外のテ マに取り組みたい人にも相談に応じます マに取り組みたい人にも相談に応じます。 ◆フェルミ衛星で観測されたガンマ線データを、天球上の二次 衛 観 され ガ 線デ タを 球 次 元マップとして表現した図 元マップとして表現した図。 ◆カラ はマップ上のガンマ線強度を示す ◆カラーはマップ上のガンマ線強度を示す。 ◆「2FGL」で始まる名前の付いた天体は、フェルミ第2ガンマ線 ◆ 2FGL」で始まる名前の付いた天体は、フ ルミ第2ガンマ線 源カタログに掲載されているもの 源カタログに掲載されているもの。 M31 (アンドロメダ銀河) NGC3628 (スタ (スターバースト銀河) バ スト銀河)